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Calculadora de carga de viento para paneles solares

Calculadora gratuita de carga de viento para paneles solares. Succión y esfuerzo de arrancamiento por tirafondo según CTE DB-SE-AE y Eurocódigo 5 en N/m² y N.

Calculadora de carga de viento para paneles solares

Presión dinámica
455,6 N/m²
Succión sobre la matriz
729 N/m²
Succión por panel
1458 N
Esfuerzo de arrancamiento por tirafondo
364 N
Capacidad por tirafondo
1557 N
Tirafondo M8 × 80 mm, 60 mm empotramiento (EC5)
Uso de la capacidad
23,4%
Dentro de la capacidad típica del tirafondo

Cómo usar esta calculadora

Introduzca cinco valores. La herramienta devuelve presión dinámica, succión sobre la matriz, fuerza por panel, esfuerzo de arrancamiento por tirafondo y un veredicto comparado con tirafondo M8 × 80 mm en madera C24:

  1. Número de paneles — del plano de la instalación.
  2. Superficie del panel (m²) — superficie física de un módulo; un 400 W mide aproximadamente 2,0 m².
  3. Velocidad básica v_b,0 (m/s) — del CTE DB-SE-AE para su municipio.
  4. Inclinación (°) — ángulo de los módulos respecto al plano de cubierta. Integración en cubierta inclinada equivale a 0°.
  5. Puntos de anclaje por panel — número de tirafondos que transfieren la succión del raíl a la vigueta. Estándar: 4 por panel.

La calculadora computa la presión dinámica básica q_b = 0,5 × ρ × v_b² con ρ = 1,25 kg/m³, multiplica por un coeficiente de succión que depende de la inclinación, y divide la fuerza por panel por el número de anclajes.

La fórmula

q_b      (N/m²) = 0,5 × ρ × v_b²                (ρ = 1,25 kg/m³)
Succión  (N/m²) = q_b × c_f(inclinación)
F_panel  (N)    = Succión × Superficie
F_anclaje (N)   = F_panel / nº anclajes
Uso      (%)    = F_anclaje / R_d × 100

Ejemplo: matriz de 16 paneles en cubierta inclinada a v_b = 27 m/s (zona B, Madrid, Barcelona) con tirafondos M8 × 80 en C24:

  • q_b = 0,5 × 1,25 × 27² = 456 N/m²
  • c_f a 0° = 1,2
  • Succión = 456 × 1,2 = 547 N/m²
  • Fuerza por panel = 547 × 2,0 = 1.094 N
  • Por anclaje (4) = 1.094 ÷ 4 = 273 N
  • R_d (EC5, M8 × 80, 60 mm empotramiento, C24) = 1.555 N
  • Uso = 273 ÷ 1.555 = 18% — dentro de la capacidad típica del tirafondo

Margen cómodo para una instalación típica de zona B. Galicia o Canarias (zona C, v_b = 29 m/s) lleva el mismo cálculo a 20% de uso, aún dentro de la capacidad.

Referencia de velocidades del viento por zona en España

CTE DB-SE-AE Anejo D mapa de velocidades básicas v_b:

Zonav_b (m/s)Provincias / regiones típicas
A26Castilla y León, Castilla-La Mancha, Aragón interior, La Rioja, Cantabria interior
B27Madrid, Cataluña, Valencia, Andalucía interior, Extremadura, Murcia, Asturias interior
C29Galicia, Asturias costera, País Vasco costa, Cabo de San Vicente, Ampurdán, Estrecho, Baleares, Canarias

Para edificios de categoría III (sanitarios, educativos, emergencias) aplicar coeficiente γ_w = 1,2. La calculadora asume vivienda γ_w = 1,0.

Por qué el coeficiente de succión depende de la inclinación

Datos de túnel de viento de SEAOC PV2-2017 y guías de UNEF dan los siguientes coeficientes:

  • Integración / superposición (0° a 5°) : c_f = 1,2. Configuración dominante en cubierta inclinada residencial.
  • Inclinación baja (10° a 15°) : c_f = 1,4. Cubierta plana lastrada este-oeste.
  • Inclinación media (20° a 25°) : c_f = 1,6. Óptimo de producción en la mayoría de España.
  • Inclinación alta (30° a 35°) : c_f = 1,8. Pérgolas e instalaciones en suelo.
  • Inclinación elevada (más de 35°) : c_f = 2,0. Solo plantas en suelo.

Las zonas de borde y esquina muestran c_f mayor según CTE DB-SE-AE §3.3.4. La calculadora aplica conservadoramente el coeficiente de borde/esquina.

Fijaciones y valores de diseño Eurocódigo 5

UNE-EN 1995-1-1 da la resistencia característica al arrancamiento R_k de tirafondos en madera maciza. R_d = R_k × kmod / γM. Para la clase de servicio 2 (interior calefactado, cubierta ventilada), kmod = 0,6 y γM = 1,3 para madera maciza. Los 1.555 N del cálculo ya incluyen estos factores.

Sistemas de fijación PV comunes en España:

  • K2 Systems CrossHook — tirafondo M8 × 80 a través de gancho de teja hasta la vigueta. 4 ganchos por panel estándar.
  • Sunfer Energy — M10 × 100 para zonas de mayor viento. 4 a 6 por panel en zona C.
  • Schletter Rapid 2+ — M8 × 80 con junta EPDM para cubierta metálica.

Para instalaciones lastradas en cubierta plana (naves industriales, garajes), la succión se contrarresta con masa de lastre según CTE DB-SE-AE §3.3.5. Use la calculadora de carga en cubierta solar para verificar la capacidad portante del forjado.

Reglas prácticas

  • Bajo 50% de uso: las certificaciones pre-establecidas del fabricante son suficientes. No se requiere cálculo estructural adicional.
  • Entre 50 y 70%: verificar especie y clase de la madera de la vigueta (C16 vs C24 vs madera sin clasificar).
  • Entre 70 y 100%: añadir anclajes o pasar a M10. De 4 a 6 anclajes por panel reduce el uso en 33%.
  • Por encima de 100%: cálculo de ingeniero obligatorio. Habitual en zona C, instalaciones en altura, o construcciones antiguas.

La separación entre filas y la inclinación interactúan con la carga de viento. La calculadora de ángulo de instalación ayuda a equilibrar producción y carga eólica.

Implicaciones de costos

Cálculo estructural para instalación estándar: 200 € a 450 €. Los sistemas pre-certificados K2 o Schletter cubren la mayoría de casos y suelen incluirse en el presupuesto. Sobrecostes de material para zona C:

  • Tirafondos M10 × 100: 2,50 € por unidad frente a 1,20 € para M8 × 80
  • Fijaciones inox (corrosión costera, Canarias): 4,80 € por unidad
  • Vierteaguas adicionales para 6 anclajes: 8 a 12 € por unidad

Combine esta herramienta con la calculadora de carga en cubierta para un análisis estructural completo antes del montaje.

Fuentes

Preguntas frecuentes

¿Qué zona de viento aplica a mi dirección en España?
El CTE DB-SE-AE (Código Técnico de la Edificación, Documento Básico de Seguridad Estructural Acciones en la Edificación) divide España en tres zonas eólicas. Zona A (interior meseta norte, Castilla y León, Castilla-La Mancha, parte de Aragón) con velocidad básica v_b = 26 m/s. Zona B (cornisa cantábrica, Cataluña, Levante interior, Andalucía interior) con v_b = 27 m/s. Zona C (Galicia, Asturias costera, Estrecho, Islas Baleares y Canarias, Cabo San Vicente, Ampurdán) con v_b = 29 m/s. La calculadora usa 27 m/s por defecto — verifique en la tabla D.1 del CTE DB-SE-AE para su municipio.
¿Cuál es la diferencia entre v_b y la presión dinámica q_p?
v_b es la velocidad media del viento durante 10 minutos a 10 m de altura sobre suelo plano según CTE DB-SE-AE Anejo D. La presión dinámica de cálculo q_p añade el coeficiente de exposición c_e (categoría de terreno, altura del edificio, topografía) y factores de ráfaga. Para una vivienda en categoría de terreno IV (zona urbana, altura de cumbrera 8 a 10 m), q_p vale típicamente 1,3 a 1,6 veces la presión dinámica básica q_b = 0,5 × ρ × v_b². La calculadora trabaja con q_b como aproximación conservadora.
¿Qué tirafondo asume la calculadora?
El tirafondo por defecto es un M8 × 80 mm con 60 mm de empotramiento en madera C24 (calidad estructural estándar en obra nueva española). El Eurocódigo 5 (UNE-EN 1995-1-1) da una resistencia característica al arrancamiento R_k de aproximadamente 1,55 kN por fijación, con kmod = 0,6 y γM = 1,3 obtenemos un valor de diseño R_d de unos 1,55 kN. Los sistemas Sunfer, Schletter y K2 Systems comercializados en España usan fijaciones M8 según sus guías de instalación.
¿Necesito un ingeniero estructural para el cálculo?
El CTE DB-SE y el REBT exigen para toda instalación PV permanente una justificación de la sujeción al elemento portante. La mayoría de instaladores certificados UNEF / SEPI usan certificaciones pre-establecidas de los fabricantes (K2 Systems, Sunfer, Schletter, Solrif) que cubren zonas A y B con categorías de terreno III y IV. Para zona C, Islas Canarias, o instalaciones en altura, un ingeniero técnico de obras públicas o ingeniero estructural debe firmar el cálculo. La aseguradora del instalador suele exigir esa firma.
¿Cómo influyen las zonas de borde y esquina del tejado?
CTE DB-SE-AE §3.3.4 define para cubiertas a dos aguas tres zonas de presión: F (esquina), G (borde), H/I (interior). En zona F el coeficiente de presión exterior c_pe,1 puede llegar a 2,0, mientras que en zona interior es 1,0 a 1,2. Los módulos cerca del alero o el caballete sufren aproximadamente el doble de succión. La calculadora aplica conservadoramente el coeficiente borde/esquina — una reducción a zona interior solo puede aplicarse con cálculo de ingeniero firmado.

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